高二物理导学案(选修3-2交变电流)[共21页]

1、第二章 交变电流导学案编稿：甘生存1、为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线但=t（3）线圈越过中性面,线圈中 I感方向要改变。1下列各图中,表示交变电流的是 ( ) 2.1 交变电流圈里能产生交变电流？线圈转一周,感应电流方向改变 次。自主学习案探究二、交变电流的变化规律2、当 abcd 线圈在磁场中绕 OO轴转动时,哪 1、设线圈平面从中性面开始转动, 角速度是 。1 叫做交流电； 叫2矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的 些边切割磁感线 ?做正弦交流电。 轴匀速转动时产生了交变电流, 下列说法正确的经过时间 t,线圈转过的角度是 t,ab 边的线是( ) 速度 v的方向跟磁感线方向间的

2、夹角也等于 t,2线圈位于中性面时, 穿过线圈的磁通量最 ,3、当 ab 边向右、 cd 边向左运动时,线圈中感 A当线框位于中性面时,线框中感应电动势最磁通量的变化率最 ,感应电动势最如右图所示。设 ab 边长为 L1,bc 边长 L2,磁感应电流的方向？ 大 线圈中的电流方向要发生改变 ; 线圈平行于中 应强度为 B,这时 ab 边产生的感应电动势多大 ?B当穿过线框的磁通量为零时,线框中的感应性面时, 穿过线圈的磁通量最 _,磁通量的变化最 _,感应电动势最 。3交变电流的瞬时值：如线圈在中性面位置计4、当 ab 边向左、 cd 边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何 ?电动势也为零C每

3、当线框经过中性面时,感应电动势或感应电流方向就改变一次时时, 瞬时电动势 e=_,瞬时电压 u= ,瞬 D线框经过中性面时,各边不切割磁感线5、线圈平面与磁感线平行时, ab 边与 cd 边线 3下图中哪些情况线圈中产生了交流电 ( ) 时电流 i= ；如线圈平行于磁场时计时,速度方向都跟磁感线方向垂直, 即两边都垂直切2、 此时整个线框中感应电动势多大 ?则瞬时电动势 e= ;瞬时电压 u= ;割磁感线,此时产生感应电动势有什么特点？瞬时电流 i= 。3、 若线圈有 N 匝呢？ 4交变电流的有效值：它是根据电流的 正 6、线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最弦交流电的有效值与最大值之间的关

4、系是： E有小?4、电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系= ,U 有= ,I=可以用正弦曲线来表示,如下图所示：题型二：交变电流的规律探究案5、几种常见的交变电波形 7、当线圈平面跟磁感线垂直时, ab 边和 cd 边4. 如图所示,一矩形线圈 abcd,已知 ab 边长为 探究一、交变电流的产生线速度方向都跟磁感线平行, 此时感应电动势为l 1,bc 边长为 l 2,在磁感应强度为 B的匀强磁场中绕 OO轴以角速度 从图示位置开始匀速转 多少？ 动,则 t 时刻线圈中的感应电动势为 ( ) 8、中性面：（1）中性面：训练案（2）线圈处于中性面位置时, 穿过线圈 最大,题型一： 交变电流的概

5、念- 1 -A0.5 Bl 1l 2sin t 角速度绕 ab 边转动,磁场方向平行于纸面并与B0.5 Bl 1l 2cos t ab 垂直在 t 0 时刻,线圈平面与纸面重合 ( 如CBl 1l 2sin t 图所示 ) ,线圈的 cd 边离开纸面向外运动 若规DBl 1l 2cos t 定由 abcda 方向的感应电流为正, 则能 At 1 时刻穿过线圈的磁通量达到峰值5. 如图所示, 一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂 反映线圈中感应电流 i 随时间 t 变化的图线是 B在 t 2 时刻穿过线圈的磁通量达到峰值直于磁场方向的转轴匀速转动, 转动过程中线框( ) C在 t 3 时刻穿过线圈的磁

6、通量的变化率达到峰中 产 生 的 感 应 电 动 势 的 瞬 时 值 为 e 值0.5sin(20 t ) V ,由该表达式可推知以下哪些物 D在 t 4 时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰理量 ( ) 值A匀强磁场的磁感应强度B线框的面积C穿过线框的磁通量的最大值D线框转动的角速度6. 如图所示为演示交变电流产生的装置图, 关于 8如图所示,面积均为 S的线圈均绕其对称轴这个实验,正确的说法是 ( ) 或中心轴在匀强磁场 B中以角速度 匀速转动,能产生正弦交变电动势 eBSsin t 的图是( ) A线圈每转动一周,指针左右摆动两次B图示位置为中性面,线圈中无感应电流C图示位置 ab 边的感

7、应电流方向为 a b 9. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动, 所产生的交D线圈平面与磁场方向平行时,磁通量变化率 变电流的波形如图所示,下列说法中正确的是为零( ) 题型三：交变电流的图象7. 处在匀强磁场中的矩形线圈 abcd,以恒定的- 2 -弱或电压的高低 . 5. 理论计算表明,正弦交变电流的有效值 I 、U是多少？(2) 意义：磁场中旋转线圈与中性面垂直时交变 与峰值 I m、Um之间有什么关系？电流的瞬时值 . 对单匝线圈而言 , 其电压的峰值2.2 描述交变电流的物理量 可表示为 Em=_或 Em=_.【学习目标】 探究三、交流电的相位（了解）电 流 的 峰 值 可 表 示 为 I

8、 m=_ 或探究二、峰值和有效值 I m=_. 1、什么是相位？1、知道交变电流的周期和频率,以及它们与转（一）、峰值子角速度 的关系。3. 交变电流的有效值交变电流的峰值 Im 或 Um表示什么？2、知道交变电流和电压的最大值、瞬时值、有 (1) 根据电流的 _来规定 . 让交变电流和 2、什么是相位差效值等及其关系。 （二）、有效值直流通过相同阻值的电阻 , 如果它们在相等的时3、知道我国供电线路交变电流的周期和频率。 间内产生的 _相等 , 就把这一直流电的 1. 如图所示,通过一个 R=1 的电阻 i 随时间变 训练案【重点、难点】1、周期、频率的概念,有效值的概念和计算数值叫做这一交

9、变电流的有效值 .(2) 有效值和峰值的关系化的曲线。这个电流不是恒定电流。题型一： 交变电流的周期和频率1某交变电流的方向在 1 s 内改变 100 次,则2、有效值的概念和计算其周期 T和频率 f 分别为 ( ) E=_,U=_,AT0.01 s BT0.02 s自主学习案 I=_. , 这 一 关 系 只 适 用 于Cf 100 Hz Df 50 Hz 1. 交变电流的周期和频率 _电流.2. 某交变电压随时间的变化规律如图所示, 则此(1) 周期 T：交变电流完成 _所需要的时 (3) 在没有特别说明时 , 通常所说的交变电压、 电 交变电流的频率为 _Hz. 线圈转动的角速间. 用_

10、表示, 单位_. 压、电动势都是指有效值 , 交流电表测量的值也 度是_rad/s. 若将此电压加在 10 F 的2. 怎样计算通电 1s 内电阻 R中产生的热量？(2) 频率： 1 秒内完成 _的次数 . 用 f 表 是有效值 , 交流用电设备铭牌标出的电压、电流电 容 器 上 , 则 电 容 器 的 耐 压 值 不 应 小 于示, 单位： _. 值也是指有效值 . _V. 3. 如果有一个大小、 方向都不变的恒定电流通过(3) 周期和频率的关系： _或_.探究案 这个电阻 R,也能在 1s 内产生同样的热,这个(4) 物理意义：表征交变电流变化的快慢 .探究一、周期和频率 电流是多大？(5

11、) 线 圈转动角 速度 与 频率 f 的 关系 ： 1. 什么是周期,频率？它们之间有什么关系？_.2. 交变电流的峰值(1) 交变电流在一个周期内所能达到的最大值叫2. 与周期 T、频率 f 之间的关系是什么？ 4. 什么是交流电的有效值？3我国照明电压的瞬时值表达式为 e220 2sin(100 t ) V ,它的周期是 _,频率是 _,在 1 s 内电流的方向改变 _做交变电流的峰值 . 以此可以表示交变电流的强3、如图所示,这个交流电的周期是多少？频率 次,电压最大值为 _- 3 -题型二：交流电的有效值和最大值4关于交流电的有效值 U和最大值 Um,下列说法中正确的是 ( ) A任何

12、形式的交流电都具有 UUm的关系2B只有正弦交流电才具有 UUm的关系2A电压表 V 的示数为 220 VB电路中的电流方向每秒钟改变 50 次 C照明电压 220 V ,动力电压 380 V 指的都是C灯泡实际消耗的功率为 484 W 最大值D发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2 JD交流电压表和交流电流表测的都是最大值5已知负载上的交变电流 u311sin(314 t ) V,i 14.1sin(314 t ) A,根据这两式判断,下述结论中正确的是 ( )8. 在图所示电路中, A是熔断电流 I 02 A 的保险丝, R是可变电阻, S是交流电源交流电源的内电阻不计, 其电动势随

13、时间变化的规律是 e 220 2sin(314 t) V 为了不使保险丝熔断,A电压的有效值为 311 V B负 可变电阻的阻值应该大于 ( ) 载电阻的大小为 22 C交变电流的频率是 55 Hz D交变电流的周期是 0.01 s6在电路的 MN间加一如图所示的正弦交流电,负载电阻为 100 ,若不考虑电表内阻对电路 A110 2 的影响,则交流电压表和交流电流表的读数分别B110 为( )C220 D220 2 A220 V,2.20 A B 311 V,2.20 AC220 V,3.11 A D 311 V,3.11 A7一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示 已知

14、发电机线圈内阻为 5.0 ,现外接一只电阻为 95.0 的灯泡,如图 5-2-14 乙所示,则 ( ) - 4 -在交流电源上时,灯泡的实际功率为 P2 则2.3 电感和电容对交变电流的影响 的作用下,电容器交替进行 _( ) 【学习目标】 探究二、 电容对交变电流的作用有了电流。 (2) 容抗：表示电容对交流的阻碍作1、理解为什么电感对交变电流有阻碍作用； 用的大小, _越大,交流的 _越高,2、知道用感抗来表示电感,电感对交变电流阻 电容器对交流的阻碍作用越小, 容抗也越小。(3)碍作用的大小,知道感抗与哪些因素有关；电容在电路中的作用是“ _”3、知道交变电流能通过电容,知道为什么电容探

15、究案AP1P2 B P1P2CP1P2 D 不能比较 1、连接实验电路图器对交变电流有阻碍作用；探究一、电感对交变电流的阻碍作用4、知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小,知道容抗与哪些因素有关。1、连接实验电络图2某信号源中有直流成分、交流高频成分和交流低频成分,为使放大器仅得到交流低频成分,如下图所示电路中可行的是 ( ) 【重点、难点】2、（1）（2）两个电路中交流电源与直流电源电1、电感对交变电流的阻碍作用大小及感抗与哪 动势相同, A1、A2、为两个完全相同的小灯泡,些因素有关；闭合电键,观察 A1、A2、的亮暗情况。2、电容对交变电流的阻碍作用大小及容抗与哪 3、实验结果是什

16、么？如何解释？些因素有关。3、交变电流能够通过电容器的本质。自主学习案 2、（1）（2）（3）三个电路图中交流电源与直流 3交变电流通过一段长直导线时,电流为 I ,1、实验表明电感对交变电流有阻碍作用 ：电感 电源的电动势相同。 A1、A2、A3 为三个完全相同 如果把这根长直导线绕成线圈,再接入原电路,4、什么是感抗？它的大小与什么因素有关？通过线圈的电流为 I ,则 ( ) 对交变电流阻碍作用的大小用感抗表示, 线圈的的小灯泡。闭合电键,观察 A1、A2、A3 亮度。AI I B I I C I I D 无法比较_越大, 交变电流的 _越高, 阻碍作 3、实验结果是什么？如何解释？4.

17、如图所示, 两个同学利用图示装置做实验, 第用越大, 低频扼流圈的自感系数一位同学使导体杆 ab 在导轨上匀速运动,第二很大,它有“ _”的作用, 高频扼流圈 位同学使杆 ab 在导轨上做变速运动,但两位同的自感系数较小, 它有“_”的作 学对 ab 杆做的功一样多,第一位同学的方法使用。 小灯泡消耗的电能为 W1,第二位同学的方法使小4、什么是感抗？它的大小与什么因素有关？训练案灯泡消耗的电能为 W2,它们相比较 ( ) 2、电容对交变电流的阻碍作用 ：(1) 通过实验题型一： 感抗和容抗1. 如图所示交流电源的电压有效值跟直流电源 可以看到交变电流能够通过电容器, 其实自由电 的电压相等,

18、 当将双刀双掷开关接到直流电源上荷并未通过极板间的绝缘介质, 只是在交变电压时,灯泡的实际功率为 P1,而将双刀双掷开关接- 5 -7. 如图所示的电路中, 正弦交流电源电压的有效支路的电流有效值相等 若将交变电流的频率提值为 220 V,则关于交流电压表的示数,以下说 高到 2f ,维持其他条件不变,则下列几种情况法中正确的是 ( ) 不正确的是 ( ) AW1W2 B W1W2CW1W2 D 不能比较5对电容器能通交变电流的原因,下列说法正确的是 ( ) A当电容器接到交流电源上时,因为有自由电荷通过电容器,电路中才有交变电流A等于 220 VA通过 R的电流有效值不变B当电容器接到交流电

19、源上时,电容器交替进 B大于 220 V B通过 C的电流有效值最大行充电和放电,电路中才有交变电流 C小于 220 V C通过 L 的电流有效值最小C在有电容器的交流电路中,没有电荷定向移 D等于零 D流过 R、C、L 的电流有效值都不变动 8. 在收音机线路中, 经天线接收下来的电信号既D在有电容器的交流电路中,没有电荷通过电有高频成分又有低频成分,经放大后送给下一容器 级,需要把低频成分和高频成分分开, 只让低频6. 一个灯泡通过一个线圈与一交流电源相连接,成分输入给下一级,我们采用了如图装置电路,如图所示 一块铁插进线圈之后, 该灯将 ( ) 其中代号 a、b 应选择的元件是 ( )

20、Aa 是电容较大的电容器, b 是低频扼流线圈 Ba 是电容较大的电容器, b 是高频扼流线圈A变亮 Ca 是电容较小的电容器, b 是高频扼流线圈B变暗 Da 是电容较小的电容器, b 是低频扼流线圈C没有影响 9. 在频率为 f 的交变电流电路中, 如图所示, 当D无法判断开关 S 依次分别接通 R、C、L 支路, 这时通过各 题型二：电阻、电感、电容的作用比较- 6 -的变压器叫 变压器；副线圈的电压比原12.4 变压器数 不变, 分别取副线圈匝数 n n = 1 2n n 2 n 1 1 1 , , ,2线圈电压高的变压器叫 变压器。【学习目标】用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的

21、1. 了解变压器的构造及工作原理。探究案电压,记入表格。2. 掌握理想变压器的电压、电流与匝数间关系。3. 掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。探究一、变压器原理1 、 思考与讨论（3）原线圈接低压交流电源 6 V,保持副线圈匝数 n2 不变, 分别取原线圈匝数 n1=1 2n2 ,n2,2 n2,探究三、理想变压器原线圈的输入功率与副线圈 【重点、难点】用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的的输出功率关系1、变压器工作原理及工作规律。电压,记入表格。2、理解副线圈两端的电压为交变电压。3、推导变压器原副线圈电流与匝数关系。2、 变压器的构造以及原理U16V实验1 2 3 4 5 6

22、4、掌握公式中各物理量所表示对象的含义。次数原线预习案圈匝n1 n1 n1 n2 n2 n21变压器数 n1(1) 构造：由 和绕在铁芯上的两个线圈组成。原线圈：与 连接的线圈。副线圈匝数 n212n1 n1 2 n112n2 n2 2 n2副线 副线圈：与 连接的线圈。圈输(2) 变压器的工作原理：变压器工作的基础是互出电探究二、 变压器线圈两端的电压与匝数的关系感现象,电流通过原线圈时在铁芯中激发的磁场压 U 2训练案 实验目的：探究变压器线圈两端的电压与匝数的 题型一：变压器的工作原理不仅穿过原线圈, 也同时穿过副线圈, 由于电流 结论1关于理想变压器的工作原理,以下说法正确关系 （4）

23、总结实验现象,得出结论。 的大小、 方向在不断变化, 铁芯中的磁场也在不的是( ) 断变化,变化的磁场在副线圈中产生实验器材：可拆变压器,学生电源,多用电表, 注意事项：（1）连接好电路后, 同组同学分别独 A通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不(3) 作用：改变交变电流的电压,不改变交变电导线若干立检查, 然后由老师确认, 电路连接无误才能接变流的 和 。实验步骤： 通电源。 B穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相2电压与匝数的关系（1）按图示电路连接电路（2）注意人身安全。只能用低压交流电源,电等 (1) 理想变压器：没有 的变压器。源电压不能超过 12VC穿过副线圈磁通量的变化使得副

24、线圈产生感(2) 电压与匝数的关系：理想变压器原、副线圈（3）使用多用电表交流电压档测电压时,先用应电动势的电压之比,等于两个线圈的 之比,D原线圈中的电流通过铁芯流到了副线 圈 即： 最大量程测试,然后再用适当的挡位进行测量。(3) 两类变压器：副线圈的电压比原线圈电压低 2理想变压器在正常工作时,原、副线圈中一 （2）原线圈接低压交流电源 6V,保持原线圈匝- 7 -3 k W定相同的物理量是 ( ) 1 和 2 的匝数比为2 1,在不接负载的情况下D200 A,10 kV,210 D a、b间电势差为零A每匝线圈中磁通量的变化率 6理想变压器正常工作时,原、副线圈中的电( ) B交变电流

25、的频率 流为I 1、I 2,电压为U1、U2,功率为P1、 P2,关C原线圈的输入功率和副线圈的输出功率于 它们之间的 关 系 , 下 列说法 中 正 确 的 是D原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势 ( ) 3对理想变压器作出的判断正确的是 ( ) AI 1 由 I 2 决定 B U2 与负载有关A高压线圈匝数多、电流大、导线粗 CP1 由 P2 决定 D 以上说法都不正确B低压线圈匝数少、电流小、导线细题型三：变压器的应用A当线圈 1输入电压为220 V时,线圈 2输出 C高压线圈匝数多、电流大、导线细7调压变压器是一种自耦变压器,它的构造如电压为110 V D低压线圈匝数少、电流大、导

26、线粗图所示线圈 AB绕在一个圆环形的铁芯上, AB题型二：变压器的基本规律间加上正弦交流电压U,移动滑动触头P的位置, B当线圈 1输入电压为220 V时,线圈 2输出电压为55 V 4一理想变压器原、副线圈的匝数比为10 1,就可以调节输出电压 在输出端连接了滑动变阻原线圈输入电压的变化规律如图甲所示, 副线圈器 R和理想交流电流表,变阻器的滑动触头为Q,C当线圈 2输入电压为110 V时,线圈 1输出所接电路如图乙所示, P为滑动变阻器的触则( ) 电压为220 V D当线圈 2输入电压为110 V时,线圈 1输出头下列说法正确的是 ( ) 电压为110 V9. 理想变压器原、副线圈匝数比

27、n1n221,原线圈接在有效值为200 V 的正弦交流电源上, 当原线 A保持 P的位置不动,将 Q向下移动时,电流A副线圈输出电压的频率为50 Hz圈电流方向如图所示,大小逐渐减小到零的时刻,副线圈 a、b 两端 ( ) 表的读数变大B副线圈输出电压的有效值为 31 V B保持 P的位置不动,将 Q向下移动时,电流CP向右移动时,原、副线圈的电流比减小表的读数变小 DP向右移动时,变压器的输入功率增加5一台理想变压器从 10 kV 的线路中降压C保持 Q的位置不动,将 P沿逆时针方向移动时,电流表的读数变大并提供 200 A 的负载电流已知两个线圈D保持 Q的位置不动,将 P沿逆时针方向移动

28、的匝数比为40 1,则变压器原线圈的电时,电流表的读数变小Aa、b间电势差为100 2 V,a 端电势较高流、输出电压及输出功率是 ( )8. 在绕制变压器时, 某人将 2 个线圈误绕在如图Ba、b间电势差为100 2 V,b 端电势较高A5 A,250 V,50 kWB5 A,10 kV,50 kW所示的变压器铁芯的左右两个臂上, 当通以交流电时,每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另100Ca、b间电势差为2V ,b 端电势较高 2.5电能的输送C200 A,250 V,50 kW一个线圈, 而另一半则通过中间的臂, 已知线圈- 8 -【学习目标】_ 材 45 页“思考与讨论”中的问题。 _

29、1知道“便于远距离输送”是电能的优点,知 探究二、电网供电道输电过程。 采用电网供电的优点是什么？_（2）减小输电电流 I: 2知道降低输电损耗的两个途径。_3了解电网供电的优点和意义。 6、以上两个途径中,哪一个对于降低输电线路【重点、难点】_的损耗更有效？举例说明。重点：找出影响远距离输电损失的因素, 使学生采用 _是减小输电线上功理解高压输电可减少功率与电压损失。 率损失最有效、最经济的措施。难点 ：理解高压输电原理, 区别导线上的输电电探究案 训练案压 U 和损失电压 U。题型一： 电能输送中损耗问题探究一、降低输电损耗的两个途径自主学习案 1远距离输送交流电都采用高压输电我国正 7、

30、大型发电机发出的电压不符合远距离输电的1、输送电能的基本要求是什么？在研究用比 330 kV 高得多的电压进行输电采 一电能的输送 要求,怎么办？而到达目的地的电压也不符合用用高压输电的优点是 ( ) 1电能相比煤、石油等能源便于远距离输送户的要求,怎么办？2输送电能的基本要求： _、_、2、远距离大功率输电面临的困难是什么？A可节省输电线的材料B可根据需要调节交流电的频率_。C可减小输电线上的能量损失二输电线上的功率损失D可加快输电的速度1任何输电线都有 _,存在功率损失。 2如图所示为远距离高压输电的示意图关于3、输电线上功率损失的原因是什么？功率损失设输电电流 I ,输电线电阻为 R,则

31、输电线上的 远距离输电,下列表述正确的是 ( ) 的表达式是什么？降低输电损耗的两个途径是功率损失为： P_ 。什么？设输送的电功率为 P,输电电压为 U,输电线的总长度为 l ,横截面积为 S,电阻率为 ,则输 8、目前,我国常用的远距离输电采用的电压有电电流为 I _,输电电线电阻为 R哪几种？4、如何减小输电线的电阻呢？_,输电线上的功率损失可表示为：P_。A增加输电导线的横截面积有利于减少输电过 9、是不是输电电压越高越好？为什么？2减少输电线上功率损失的方法程中的电能损失（1）减小输电线的电阻 R：B高压输电是通过减小输电电流来减小电路的5、如何减小输电线中的电流呢？阅读并回答教- 9 -发热损耗 6如图所示为远距离输电